2021年度中国混凝土与水泥制品协会 混凝土科学技术奖?技术革新类 项目展示
2021年度中国混凝土与水泥制品协会
混凝土科学技术奖?技术革新类
项目展示
2021年度中国混凝土与水泥制品协会混凝土科学技术奖工作于2021年5月启动，至12月圆满完成。报名期间共收到有效申报项目44项。经过专家评审委员会的初评及终评，共计33个项目获奖，包括一等奖1项、二等奖18项、三等奖14项，其中“科技进步类”16项、“技术发明类”1项、“技术革新类”16项 。
主要完成单位： 中建西部建设湖南有限公司
主要完成人： 蒋震、向佳瑜、曾维、邓怡帆、笪俊伟
目前各种矿物掺合料是配制混凝土的必不可少的材料。矿物掺合料的引入，不仅能改善混凝土的强度、工作性和耐久性能，还有极大的经济和环境附加值。硅灰作为掺合料的一种，平均粒径在 0.1 ～ 0.3 μ m ，具有良好的微集料效应、火山灰效应和形态效应，但由于价格较高，主要应用于高强高性能混凝土。随着水泥价格的提高，其与硅灰的差价越来越小。因此将硅灰用于普通混凝土中超量取代水泥，不仅不会增加成本，反而在维持普通混凝土质量稳定方面有较大的优势。
但目前工程实践中普遍使用的是加密硅灰，加密硅灰是原状硅灰经过机械手段压缩而成，机械加工过程导致加密硅灰作为原材料即存在大量的硅灰颗粒聚集现象。此外，由于硅灰比表面积大、颗粒粒径非常小，不论加密硅灰还是原状硅灰都会由于颗粒间的吸引力产生聚集现象，这些聚集的硅灰团簇一方面会影响硅灰罐体中硅灰下料，另一方面也会对混凝土的强度、耐久性产生不利的影响，导致其效果变差。更为重要的是硅灰本身的分散性差异将给混凝土质量尤其是工作性状况带来不确定的波动，往往会造成物料浪费、影响施工进度与施工质量。
因此，针对硅灰的价格与特点，以及混凝土原材料状况的基本走势，基于有效降低成本的硅灰C30-C70混凝土显得十分必要。本项目针对不同形态硅灰在砂浆、混凝土中的作用机理进行系统研究，同时基于硅灰有效分散的设计提出具体方法，最后为混凝土搅拌站设计了一种硅灰浆池，提供了若干经济合理、方便可行的硅灰浆利用方式，确保硅灰在普通混凝土应用中，能整体降低原材料成本，并有较好的性能改进。
主要创新点
1 、不同形态硅灰对硬化水泥基材料体系强度、水化产物与微观结构的影响
通过对比加密硅灰和原状硅灰的差异，重点研究了不同形态的硅灰在水泥基材料水化硬化过程中的影响规律，包含对强度、氢氧化钙晶体含量、硬化基体硅灰颗粒分布的影响规律。
2、掺硅灰复合矿物掺合料混凝土和易性、强度及耐久性能发展规律
C30-C70混凝土以低品位细骨料特细砂（或石屑粉）与粗机制砂复配，在混凝土搅拌机电流变化和混凝土流变特性（屈服应力和塑性黏度）之间建立关联，通过搅拌机电流表征掺硅灰复合矿物掺合料混凝土和易性；提出硅灰强度贡献指数，优化配合比，降低生产成本。
3、硅灰浆池-管道输送-搅拌设备的硅灰混凝土生产应用技术
研究不同形态硅灰在水中分散体系，设计硅灰浆体地下储备池，通过起吊装置和供水系统实现硅灰粉体添加和硅灰浆浓度定量控制，实现通过加装运输管道就能用于混凝土生产。
应用效果
目前，研究成果以申报单位——中建西部建设湖南有限公司下属 20 家预拌混凝土为依托，以在建工程为切入点，在湖南省、海南省等地市进行了广泛推广与应用。现已对申报单位下属梅溪湖预拌混凝土厂进行了成套技术转化，具体包括生产场地的改造（硅灰浆池 - 管道输送 - 搅拌设备）和 C30~C70 硅灰混凝土的生产与项目应用。具体为在中建五局第三建设有限公司承建的长沙梅溪湖三期工程 1 号公寓楼 29 层以下墙柱及板面结构中综合运用了该技术，混凝土泌水情况及缓释情况得到较大的缓解，回弹实体强度 100% 合格，在混凝土生产过程、新混合料和硬化混合料性能、成本等方面都具有显著的效益，得到了施工单位的认可。
基于有效降低成本的硅灰C30-C70混凝土集成技术及应用充分利用硅灰这一活性粉末、工业废渣的特性，以低成本和普适性为要点，兼顾性能优势，可提高硅灰在混凝土中的分散程度，从而提高硅灰的微集料效应和火山灰效应，宏观上看体现着密实度增加以及强度增加、耐久性变好；超量取代水泥，综合外加剂成本，单方混凝土利润率可达11%-15%，具有良好的推广应用价值和潜力，以及良好的推广应用经验和基础。
中建西部建设湖南有限公司 成立于1997年，隶属于中国建筑集团有限公司打造的第一家独立上市的专业化公司中建西部建设股份有限公司。
公司现有投产大型绿色生产预拌厂20座，全自动现代化180型生产线40余条。主营业务覆盖湖南、海南、广东三省十市，公司整体技术装备水平与供应服务能力稳居湖南省混凝土行业前列。公司以优良的经营管理和品牌形象，获得了社会各界的广泛认可，先后被授予全国工人先锋号、中国混凝土行业优秀企业、中国混凝土行业绿色环保示范企业、湖南省诚信建设示范单位、湖南省五一劳动奖状、湖南省质量信用AAA级企业以及各类省市级、行业级相关荣誉40余项。
公司创新能力突出，目前已建设成为湖南省预拌混凝土行业规模最大、设施最全、能力最强的省级混凝土技术研发中心平台。近年来，团队先后荣获“全国工人先锋号”、“湖南省劳动竞赛先进班组”、“中国建筑工人先锋号”、第三届和第四届“全国混凝土职业技能大赛一等奖”、第十二届“全国混凝土设计大赛一等奖”等荣誉。技术团队已开展省部级课题1项、市局级课题12项、企业立项研发课题50余项；7项研发成果被鉴定为国际先进水平，另有研发成果获科技奖16项，其中省部级及以上科技奖4项；取得工法10项，获中建总公司工法1项；取得国家专利授权65项（其中发明专利18项）；在国际国内SCI、EI、中文核心及行业重点期刊发表学术论文共计97篇；参编标准共16部、参与专著编写6部；累积获得省市级直接经费资助总计百万余元。公司具备较强的新产品开发和推广应用能力，先后开发并应用C60～C100高强混凝土、400m以上超高泵送混凝土、防辐射混凝土、低热超大体积混凝土、自密实混凝土、清水混凝土、轻骨料混凝土、透水混凝土、海工防腐蚀混凝土等系列特殊、高性能水泥混凝土产品，开创“140MPa～160MPa超高性能混凝土一次性泵送452m”、“百米级落差向下输送混凝土”等行业记录。
